3D打印机的双喷头定位切换装置的制作方法

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印机的双喷头定位切换装置。

背景技术：

3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。在打印过程中，正常情况下，双喷头装置位于同一高度，在一个喷头装置打印过程中，另外一个喷头装置容易对模型产生刮擦作用，从而影响打印效果。

中国实用新型专利《一种可旋转切换打印头的双头3D打印机》，申请号：201410462135.X，该双头3D打印机中，利用电磁原理带动驱动铁芯快速地左右移动，从而带动安装板旋转，进而带动第一出丝头和第二出丝头围绕固定转轴做左右摆动的摆线运动，实现了两个出丝头的相对上下切换。该专利中，电磁线圈通电后，通过齿轮传动，带动两套打印装置绕固定转轴旋转，靠旋转而产生的在纵向平面的高度差进行喷头装置切换。该技术方案实现双喷头装置切换的功能，从而在打印过程中实现避让功能。但此方案定位需要依靠电磁线圈驱动位置极为精确，实现起来相对困难，并且成本较高。

中国实用新型专利《3D打印用旋转式双喷头切换装置》，申请号：201510052482.X，其中，转向电机驱动转向齿轮按照对应旋转方向旋转，通过转向齿轮与弧形齿条的啮合，第二支架以旋转中心为圆心在第一支架上呈钟摆式被动往右侧摆动，让两个喷头装置之间产生角度差，从而实现纵向的高度差，实现双喷头装置切换避让的功能。但同样，齿轮传动后定位很难控制，并且实现精确定位较为困难，成本也高。

美国专利《SINGLE-MOTOR EXTRUSION HEAD HAVING MULTIPLE EXTRUSION LINES》，中文翻译名称为《带有多个挤压线的单马达挤压头》，美国专利号为：US7604470B2,其中，肘板组件是挤压头的一部分，肘板组件包括基部、旋转轴、构建线、支撑线、弹簧等。基部是在旋转轴处转动地与平移件连接的辅助框架。基部的转动连接使肘板组件在构建状态、中立状态和支撑状态之间绕着旋转轴转动。肘板组件在构建状态、中立状态和支撑状态之间的转换是由转动方式驱动。带有多个挤压线的单马达挤压头的结构较为复杂，成本也高。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种3D打印机的双喷头定位切换装置，用于解决现有技术中存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种3D打印机的双喷头定位切换装置，安装于3D打印机的机壳上，所述机壳上设有两个导向腔，两个竖直设置的喷头装置分别穿入于两个所述导向腔中，每个所述导向腔包括相对设置的腔体上壁和腔体下壁，以及设置于所述腔体上壁和所述腔体下壁之间的腔体侧壁；所述双喷头切换装置包括：互为镜像结构的两个转换件，两个所述转换件分别插入于两个所述导向腔中，两个所述转换件分别与两个所述喷头装置连接，每个所述转换件上设有压力承接部，所述压力承接部包括依次连接的上推工位停止部、压力传递部和回复工位停止部；旋转件，与所述机壳活动连接，所述旋转件上设有两个压件；两个弹性件，分别处于两个所述导向腔中，每个所述弹性件卡设于相应的所述转换件的上端与相应的所述导向腔的腔体上壁之间；所述旋转件可往复转动，所述旋转件带动两个所述压件分别在两个压力承接部上移动，每个所述压件从所述回复工位停止部向所述上推工位停止部移动时，每个所述压件推动所述压力传递部向上移动；其中一个所述压件移动到所接触的所述转换件的上推工位停止部时，另一个所述压件移动到所接触的所述转换件的回复工位停止部，且每个所述压件在上推工位停止部或回复工位停止部上移动时，所述压力承接部保持停止状态；当其中一个所述压件移动到相应的所述转换件的回复工位停止部时，该转换件的底面压住所述导向腔的腔体下壁。

优选地，所述的3D打印机的双喷头定位切换装置，还包括穿入于所述旋转件中的转轴，所述转轴处于两个所述转换件之间，所述转轴的中轴线与水平面垂直。

进一步地，所述压力承接部设置于所述转换件的底面，所述上推工位停止部为第一平面，所述回复工位停止部为第二平面；所述第一平面和所述第二平面均与水平面平行，所述第一平面的水平高度低于所述第二平面的水平高度；所述压力传递部为连接在第一平面与第二平面之间的螺旋上升的坡面。

更进一步地，所述第一平面与所述第二平面的竖直距离为1-5mm。

更进一步地，任意一个所述转换件包括转换块和垫块，所述转换块包括块本体和支撑体，所述支撑体设置于所述块本体的靠近另一个所述转换件的侧面上，所述压力承接部设置于所述支撑体的底面上，所述垫块与所述块本体的底面连接。

再进一步地，当其中一个所述压件移动到相应的所述转换件的回复工位停止部时，该压件与该转换件的支撑体上的回复工位停止部之间有间隙。

再进一步地，所述块本体的底面与所述上推工位停止部共面。

进一步地，所述块本体的外侧面的形状与所述导向腔的腔体侧壁的形状相应，且所述块本体与所述导向腔为间隙配合。

进一步地，两个所述压件水平设置且方向相反。

进一步地，所述的3D打印机的双喷头定位切换装置，还包括驱动所述旋转件转动的驱动组件。

更进一步地，所述驱动组件包括驱动元件，所述驱动元件的输出端与一输入齿轮连接；所述输出齿轮与所述旋转件连接，所述输入齿轮与所述输出齿轮啮合。

本实用新型的3D打印机的双喷头定位切换装置，具有以下有益效果：

本实用新型能够有效的消除3D打印过程中双喷头装置刮擦的现象，处于工作状态的喷头装置所连接的转换件的移动位置被腔体下壁限制，使得该转换件与所连接的喷头装置的位置能够保持稳定，不易移动，则保证喷头装置在移动过程中能够具有较高的定位精度和重复定位精度，从而可以稳定的实现3D打印；本实用新型结构简单，安装方便，实用性强。

附图说明

图1显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的立体结构示意图。

图2显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的俯视结构示意图。

图3显示为图2的A-A向剖面示意图。

图4显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的未设置机壳的立体结构示意图。

图5显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的未设置机壳和旋转件的立体结构示意图。

图6显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的转换件的侧视结构示意图。

图7显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的转换件的侧面立体图。

图8显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的转换件的俯视立体图。

图9显示为本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置的未设置机壳的底部结构示意图。

附图标号说明

100 机壳

110 导向腔

111 腔体上壁

112 腔体下壁

113 腔体侧壁

120 旋转驱动件置入腔

130 通孔

200 喷头装置

210 喷头件

220 喷头导向杆

230 承压板

300 转换件

30 转换块

301 块本体

302 支撑体

303 凹面

304 垫块

3041 缺口

310 压力承接部

311 上推工位停止部

312 压力传递部

313 回复工位停止部

400 旋转件

410 压件

500 弹性件

600 转轴

710 驱动元件

720 输入齿轮

730 输出齿轮

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图9所示，本实施例的3D打印机的双喷头定位切换装置，安装于3D打印机的机壳100上，机壳100上设有两个导向腔110，两个竖直设置的喷头装置200分别穿入于两个导向腔110中，每个导向腔110包括相对设置的腔体上壁111和腔体下壁112，以及设置于腔体上壁111和腔体下壁112之间的腔体侧壁113；

双喷头切换装置包括：

互为镜像结构的两个转换件300，两个转换件300分别插入于两个导向腔110中，两个转换件300分别与两个喷头装置200连接，每个转换件300上设有压力承接部310，压力承接部310包括依次连接的上推工位停止部311、压力传递部312和回复工位停止部313；

旋转件400，与机壳100活动连接，旋转件400上设有两个压件410；

两个弹性件500，分别处于两个导向腔110中，每个弹性件500卡设于相应的转换件300的上端与相应的导向腔110的腔体上壁111之间；

每个弹性件500的下端与相应的转换件300的上端接触，每个弹性件500的上端与相应的导向腔110的腔体上壁111接触；每个转换件300的底面向相应的导向腔110的腔体下壁112施加压力；

旋转件400可往复转动，旋转件400带动两个压件410分别在两个压力承接部310上移动，每个压件410从回复工位停止部313向上推工位停止部311移动时，每个压件410推动压力传递部312向上移动；

其中一个压件410移动到所接触的转换件300的上推工位停止部311时，另一个压件410移动到所接触的转换件300的回复工位停止部313，且每个压件410在上推工位停止部311或回复工位停止部313上移动时，压力承接部310保持停止状态；

当其中一个压件410移动到相应的转换件300的回复工位停止部313时，该转换件300的底面压住导向腔110的腔体下壁112。

本实用新型的旋转件400往复转动，带动两个压件410分别在两个转换件300的压力承接部310上移动；由于两个转换件300互为镜像结构，其中一个压件410从回复工位停止部313向上推工位停止部311移动时，另一个压件410从上推工位停止部311向回复工位停止部313移动。

当压件410从回复工位停止部313向上推工位停止部311移动时，压件410推动压力传递部312向上移动，则使转换件300带动喷头装置200向上移动，且弹性件500压缩；当压件410从上推工位停止部311向回复工位停止部313移动时，弹性件500的回复力推动压力传递部312向下移动，则使喷头装置200向下移动；

当其中一个压件410移动到相应的转换件300的回复工位停止部313时，该转换件300的底面压住导向腔110的腔体下壁112，该转换件300所连接的喷头装置200处于工作状态；此时，另一个压件410移动到相应的转换件300的上推工位停止部311，该转换件300的底面与腔体下壁112之间有间隙，该转换件300所连接的喷头装置200处于非工作状态。

由于机壳100位置固定，则处于工作状态的喷头装置200所连接的转换件300的底面压住导向腔110的腔体下壁112时，该转换件300与所连接的喷头装置200的移动位置被腔体下壁112限制，这就使得该转换件300与所连接的喷头装置200的位置能够保持稳定，不易移动。

旋转件400的转动幅度使其中一个压件410移动到所接触的转换件300的上推工位停止部311时，另一个压件410移动到所接触的转换件300的回复工位停止部313，所以两个喷头装置200中的其中一个喷头装置200向下移动时，另一个喷头装置200向上移动，实现两个喷头装置200在竖直方向错位避让，以消除3D打印过程中的刮擦现象；

每个压件410在上推工位停止部311或回复工位停止部313上移动时，压力承接部310保持停止状态，所以即使旋转件400存在转动误差，旋转件400在上推工位停止部311或回复工位停止部313上持续移动，也不会导致压力承接部310被进一步驱动，所以喷头装置200在竖直方向上移动的最长路径与压件410推动整个压力传递部312的移动过程相应，这就有效消除了旋转件400转动误差而造成的传动误差，从而使喷头装置200在竖直方向上运动的重复定位保持一致，实现较高的定位精度和重复定位精度。

本实施例中，每个弹性件500卡设于相应的转换件300的上端与相应的导向腔110的腔体上壁111之间，也就是说，每个弹性件500的下端与相应的转换件300的上端接触，每个弹性件500的上端与相应的导向腔110的腔体上壁111接触。

为了便于两个弹性件500的安装，两个弹性件500分别套在两个喷头装置200上。

3D打印机的双喷头定位切换装置，还包括穿入于旋转件400中的转轴600，转轴600处于两个转换件300之间，转轴600的中轴线与水平面垂直。处于两个转换件300之间，且竖直设置的转轴600的设置，使旋转件400在水平方向平面内绕着转轴600转动，旋转件400带动两个压件410在相应的转换件300的压力承接部310上同步移动，并且驱动两个喷头装置200在竖直方向上往复移动，实现了将旋转件400在水平方向平面内的转动，变化为两个喷头装置200在竖直方向上的移动。本实施例中，转轴600插入于机壳100中，机壳100中设有供转轴600穿入的轴部插入孔。

压力承接部310设置于转换件300的底面，上推工位停止部311为第一平面，回复工位停止部313为第二平面；第一平面和第二平面均与水平面平行，第一平面的水平高度低于第二平面的水平高度；压力传递部312为连接在第一平面与第二平面之间的螺旋上升的坡面。

由于第一平面和第二平面均与水平面平行，压件410在第一平面和第二平面上移动时，压力承接部310保持停止状态；当压件410在螺旋上升的坡面上移动时，压力承接部310在竖直方向上发生位移。采用螺旋上升的坡面、以及两个存在高度差的第一平面和第二平面的结构容易加工，且传动稳定。

第一平面与第二平面的竖直距离为1-5mm。被旋转件400推动后的转换件300向上移动的最大竖直距离的范围为1-5mm，该距离使得两个喷头装置200形成高度差，使得其中暂时不用的喷头装置200处于上方，有利于保证打印精度。

任意一个所述转换件300包括转换块30和垫块304，转换块30包括块本体301和支撑体302，支撑体302设置于块本体301的靠近另一个转换件300的侧面上，压力承接部310设置于所述支撑体302的底面上，垫块304与块本体301的底面连接。由于块本体301插入于导向腔110中，为了便于压件410通过支撑体302，推动块本体301在导向腔110中移动，使支撑体302设置于块本体301的靠近另一个转换件300的侧面上，能够保证压件410能够快速推动支撑体302向上移动。垫块304使得整个转换件300的高度增大，使得本实施例中能够相应的增加压件410的尺寸，便于推动支撑体302向上移动。垫块304的靠近压件410的一侧设有供压件410穿入且供压件410移动的缺口3041。当其中一个压件410移动到相应的转换件300的回复工位停止部313时，该转换件300的垫块304的底面压住导向腔110的腔体下壁112。

当其中一个压件410移动到相应的转换件300的回复工位停止部313时，该压件410与该转换件300的支撑体302上的回复工位停止部313之间有间隙。该结构能够保证压件410移动到相应的转换件300的回复工位停止部313时，压件410不会碰到支撑体302上的回复工位停止部31，压件410不会对支撑体302上的回复工位停止部31造成阻碍，使得转换件300的底面能够完全压住导向腔110的腔体下壁112。

每个转换块30中，块本体301的底面与上推工位停止部311共面。采用该结构能够使得转换件300更便于加工。

块本体301的外侧面的形状与导向腔110的腔体侧壁113的形状相应，且块本体301与导向腔110为间隙配合。导向腔110限定了块本体301的移动路径，导向腔110为竖直设置，使块本体301能够沿着竖直方向稳定的移动。

两个压件410水平设置且方向相反。该结构使两个压件410能够同时分别在两个转换件300的支撑体302上移动，且便于两个压件410能够分别移动到相应转换件300上的上推工位停止部311和回复工位停止部313。本实施例中，压件410为杆件，两个压件410的中轴线共线，两个压件410的中轴线与水平面平行。

为了便于压件410能够快速推动转换件300，使本装置使用时能够更灵活，任意一个块本体301的靠近另一个转换件300的侧面的轮廓是与相应的压件410移动轨迹相应的弧形结构。

3D打印机的双喷头定位切换装置，还包括驱动旋转件400转动的驱动组件。驱动组件驱动旋转件400转动，能够提高传动效率。

驱动组件包括驱动元件710，驱动元件710的输出端与一输入齿轮720连接；输出齿轮730与旋转件400连接，输入齿轮720与输出齿轮730啮合。驱动元件710驱动输入齿轮720转动，输入齿轮720通过输出齿轮730带动旋转件400旋转。驱动组件也可采用连杆传动等机械传动结构。本实施例中，驱动元件710和输入齿轮720设置于机壳100的外部，输出齿轮730设置于机壳100的内部。输出齿轮730与旋转件400为一体结构，且输出齿轮730和旋转件400均套在转轴600上。输出齿轮730带动旋转件400绕着转轴600转动。机壳100上设有供输出齿轮730与旋转件400置入的旋转驱动件置入腔120。

任意一个转换件300的支撑体302的靠近另一个转换件300的侧面为与输出齿轮730相应的凹面303，输出齿轮730转动中可进入凹面303，该结构使得输出齿轮730能够设置在两个转换件300之间，使本装置的结构更为紧凑。

驱动组件也可采用连杆传动等机械传动结构。

驱动元件710的驱动输出轴与转轴600为平行设置，该结构能够便于驱动元件710传递驱动力。本实施例中，驱动元件710为具有正、反转功能的电机。

喷头装置200包括喷头件210，喷头件210的上端连接喷头导向杆220，喷头导向杆220穿入导向腔110中，垫板304和转换块30安装于喷头导向杆220上。两个弹性件500分别套在两个喷头导向杆220上。

本实施例中，喷头导向杆220穿过弹性件500，且机壳100的顶部设有供喷头导向杆220的上端穿出的通孔130，该结构使得喷头导向杆220的移动范围更大，移动过程更稳定。弹性件500为弹簧。

本实用新型能够有效的消除3D打印过程中双喷头装置200刮擦的现象，并且喷头装置200在移动过程中能够具有较高的定位精度和重复定位精度，从而可以稳定的实现3D打印，并且本实用新型结构简单，安装方便，实用性强。

综上，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。